ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Лазерная резка из "Плазменная резка " Оптические квантовые генераторы (т. е. лазеры) генерируют монохроматическое излучение в весьма широком диапазоне длин волн — от ультрафиолетовой до инфракрасной области спектра,— и этот диапазон постоянно расширяется 3]. [c.26] Излучение оптическими квантовыми генераторами (ОКГ) характеризуется рядом уникальных свойств большой интенсивностью (мощностью) потока электромагнитной энергии, высокой монохроматичностью, значительной степенью временной и пространственной когерентности. Вследствие этого лазерное излучение отличается от излучения других источников электромагнитной энергии очень высокой направленностью своего распространения и возможностью фокусирования на площадях малых размеров, т. е. высокой концентрацией энергии. [c.26] В зависимости от используемой активной среды лазеры подразделяются на твердотельные, жидкостные и газовые [3]. В связи с тем что луч лазера является монохроматическим излучением в оптическом диапазоне длин волн, возможность обработки различных материалов зависит, главным образом, от их способности поглощать излучение с определенной длиной волны. [c.26] Излучение с энергетическими параметрами, достаточными при использовании лазеров для технологических целей, имеет диапазон длин волн от 0,4 до 10,6 мкм причем резка различных материалов наилучшим образом обеспечивается при использовании излучения с длиной волны 10,6 мкм, которое генерируется газовыми СОг лазерами с активной средой из смеси одной части углекислого газа с одной частью азота и десятью частями гелия. [c.26] Излучение с этой длиной волны поглощается большинством используемых материалов. При этом неметаллические материалы пластмассы, резина, асбест, керамика, древесина и другие поглощают излучение лазера с такой длиной волны относительно хорошо благодаря этому выделяется соответственно большое количество тепла. [c.26] Металлические материалы поглощают такое излучение значительно хуже. При этом процесс обработки, например конструкционной стали, легированной стали или титана, поддерживается за счет окислительного газа (кислорода). Материалы с большим коэффициентом отражения, например медь и алюминий, плохо поддаются резке с помощью лазера на углекислом газе. В целом же лазерной резкой можно резать низкоуглеродистые, низколегированные и высоколегированные стали, в том числе покрытые оловом, свинцом, цинком, никелем, лаком или пластмассой, а также титан, цирконий, ниобий, тантал, никель и сплавы этих металлов. Возможна резка неметаллов, т. е. различных пластмасс, в том числе стеклопластиков, кожи, древесины, резины, шерсти, хлопка, синтетических тканей и т. п. Кроме того, возможна резка неорганических материалов керамики, кварца, фарфора, кварцевого стекла, асбеста, слюды, камня, алюминатов, графита и т. п. [c.26] Вследствие отсутствия давления на обрабатываемый материал возможна резка заготовок из металлов или других материалов, имеющих очень малую толщину — от 0,1 мм и менее. [c.27] Возможна резка в атмосфере заданного состава с окислительными, восстановительными или инертными газами, а также в вакууме. Отсутствуют шум и загрязнение окружающей среды. Лазерная установка (рис. 1.11) состоит из резонатора и систем питания, создания вакуума, контроля газового потока, охлаждения и управления. [c.27] Резонатор лазера представляет собой комплекс, состоящий из газоразрядной трубки, активной среды лазера и зеркал. Газоразрядная трубка, в которую заключена активная среда в виде смеси углекислого Таза, азота и гелия, представляет собой стеклянную трубку диаметром в несколько сантиметров, по концам которой расположены зеркала. Коэффициент отражения одного из них составляет почти 100 %, а второе — частично проницаемое. Через это второе зеркало из резонатора выходит почти направленный пучок лучей толщиной около 20 мм. [c.27] Выходная мощность лазерной установки зависит в определенных пределах от длины газоразрядной трубки из расчета 40—80 Вт на 1 м длины трубы. В установках для резки используются газоразрядные трубки длиной 4 м и более. Чтобы уменьшить длину резонатора, трубка разделяется на несколько секций, располагаемых рядом и параллельно одна другой, которые соединяются между собой оптически последовательно при помощи отклоняющихся зеркал последние наклонены под углом 45° относительно оси луча (рис. 1.12). Количество таких секций может увеличиваться до определенных пределов. [c.27] Изменение направления луча на 90° и его фокусирование обеспечиваются устройством (рис. 1.12), которое называется режущей головкой. [c.28] На электроды газоразрядной трубки подается постоянное напряжение в несколько десятков тысяч вольт, под воздействием которого в потоке активной среды возникает электрический тлеющий разряд. [c.28] Под действием этого разряда молекулы углекислого газа возбуждаются, и во время изменений колебательных уровней их энергии возникает излучение в крайней инфракрасной области спектра электромагнитных волн длиной 10,6 мкм. [c.28] Введение молекул азота вызывает резонанс энергии молекул двух типов (азота и углекислого газа) с соответствующим увеличением выходной мощности примерно в четыре раза. [c.28] Добавление молекул гелия содействует поддержанию благоприятного распределения энергетических уровней. Высокая теплоемкость гелия способствует интенсификации охлаждения газовой смеси и дальнейшему увеличению выходной мощности [3]. [c.28] В систему питания лазера входят генератор высокого напряжения для электропитания и возбуждения активной среды лазера в газоразрядной трубке, а также система подачи рабочего газа лазера с дозатором и другие элементы. [c.28] Для поддержания вакуума в газоразрядной трубке имеется система создания вакуума, основными элементами которой являются вакуумный насос для откачивания воздуха из трубки, вакуумное реле давления и манометр. [c.28] С помощью системы контроля газового потока непрерывно регулируется подача газа и давления в газоразрядной трубке. [c.28] Система охлаждения обеспечивает подачу охлаждающей жидкости ко всем деталям, испытывающим тепловую нагрузку к газоразрядной трубке, зеркалам лазера и к фокусирующей оптике. [c.28] Управление всеми системами, в том числе подачей режущего или защитного газов в сопло режущей головки, обеспечивается системой управления лазерной установки. [c.28] Вернуться к основной статье